基于谐波抑制和无功补偿的混合控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于谐波抑制和无功补偿的混合控制系统，包括两个电流互感器、电压互感器、电流调理电路、电压调理电路、电压过零捕捉电路和DSP控制板，一个电流互感器连接在电网的负载侧，另一个电流互感器连接在逆变电路与电网之间，两个电流互感器分别通过一电流调理电路连接DSP控制板，电压互感器连接在电网上，并通过电压调理电路连接电压过零捕捉电路，电压过零捕捉电路连接DSP控制板，DSP控制板连接PWM脉冲发生器，DSP控制板为TMS320C6000。与现有技术相比，本实用新型专利技术DSP控制板的主频达300MHz，电流跟踪能力极强；可同时实现无功补偿和谐波抑制的功能，改善电能质量的能力非常好。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电网技术的电能质量控制领域，尤其是涉及一种基于谐波抑制和无功补偿的混合控制系统。
技术介绍
随着社会经济的快速发展，电力系统中非线性用电设备日益增多，尤其是电力电子装置的广泛应用，消耗大量的无功功率，给电网带来许多额外的谐波电流，严重影响电网的供电质量，导致电网的谐波污染和无功缺额越来越严重。电力系统的稳定和可靠运行越来越受到严峻的考验，与此同时，人们对电能质量及可供电可靠性的要求越来越高。如果电能质量的污染得不到治理就会对电网和配电系统造成直接危害，进而对人民生活和生产造成巨大的损失，因此电能质量的治理成为当今电气行业亟待解决的问题，关乎国计民生。无功功率的存在是电力系统建立以来最大的隐患，其主要是由于电气设备，如变压器、电机等，为达到能量相互转换传输而需要建立和维持的电磁场所产生的，作为能量转换的桥梁，在电源和负荷之间提供电压降落所需电动势，不对外做功。因此无功功率虽然为能量交换、传输提供了必要条件，但同时大量的无功功率在电力系统中流动，会产生大量的损耗，造成电压跌落，影响电能质量，这会使得从发电到供电，及配电整个电力系统产生不良影响，所以对无功功率的有效补偿十分重要。理想的公用电网所提供的电压应具有单一固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，而且它造成用电设备所处的环境恶化，同时也对周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。随着电网中谐波污染的日益严重，常常造成一些设备无法正常工作，甚至出现严重事故。目前电力系统谐波已成为影响电能质量的公害，因此，对谐波抑制的研究非常重要。无论从提尚输电网的传输能力，降低损耗，提尚系统稳定性，还是从提尚供电质量的角度，都需要大量的无功补偿和谐波抑制装置。静止无功发生器(SVG)和有源滤波器(APF)是一种对负载电流能够快速、准确、有效地跟踪补偿的装置，因此，对SVG和APF的混合运用的研究非常重要。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于谐波抑制和无功补偿的混合控制系统，主频达300MHz，电流跟踪能力极强；除此之外，还可以同时实现无功补偿和谐波抑制的功能，改善电能质量的能力非常好，对电能质量控制有重要意义。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现:—种基于谐波抑制和无功补偿的混合控制系统，包括相连接的逆变电路和PWM脉冲发生器，所述逆变电路连接电网，还包括两个电流互感器、电压互感器、电流调理电路、电压调理电路、电压过零捕捉电路和DSP控制板，一个电流互感器连接在电网的负载侧，另一个电流互感器连接在逆变电路与电网之间，两个电流互感器分别通过一电流调理电路连接DSP控制板，所述电压互感器连接在电网上，并通过电压调理电路连接电压过零捕捉电路，所述电压过零捕捉电路连接DSP控制板，所述DSP控制板连接PffM脉冲发生器，所述DSP控制板的型号为TMS320C6000。所述电流调理电路包括依次连接的电流参数比例缩小电路、滤波电路和限幅电路，所述参数比例缩小电路连接电流互感器，所述限幅电路通过AD转换芯片连接DSP控制板。所述电压调理电路包括依次连接的电压采样电路、电压参数比例缩小电路、滤波电路和限幅电路，所述电压采样电路连接电压互感器，所述限幅电路连接电压过零捕捉电路。所述电压过零捕捉电路包括依次连接的滤波电路、限幅电路和电压比较器，所述滤波电路连接电压采集调理电路，所述电压比较器通过AD转换芯片连接DSP控制板。所述逆变电路为由六个带反并联二极管的IGBT构成的逆变桥，所述IGBT的型号为英飞凌FF150R12RT4。所述逆变电路的直流侧连接有直流侧电容，逆变电路依次通过滤波电抗器和连接电感连接电网。还包括连接DSP控制板的电流报警器。还包括电压报警电路和电压报警器，所述电压报警电路包括依次连接的电压互感器、电压采样电路、电压参数比例缩小电路和AD转换芯片，所述电压互感器设于逆变电路的直流侧，所述AD转换芯片和电压报警器均连接DSP控制板。还包括温度报警电路和温度报警器，所述温度报警电路包括依次连接的用于检测逆变电路工作温度的温度传感器、滤波电路、电压跟踪器和AD转换芯片，所述AD转换芯片和温度报警器均连接DSP控制板。与现有技术相比，本技术具有以下优点:I)本技术采用SVG和APF的混合控制方式，即通过电流互感器和电压互感器采集电压和负载侧的电流，经过滤波和模数转换后由DSP控制板控制PffM脉冲发生器，进而逆变电路输出相应的补偿电流，可同时实现谐波抑制和无功补偿的作用，改善电能质量的能力非常好，大大降低了工程成本；DSP控制板选用TMS320C6000，主频可以达到300MHz，完全可以处理电力系统中无功补偿和谐波抑制的各种极端情况，且运算速度非常快。2)电流调理电路、电压调理电路、电压过零捕捉电路中设计了滤波电路和限幅电路，保证电流和电压检测信号的准确度。3)设计了电流报警器、电压报警器以及温度报警电路，可以实现补充电流的检测报警、逆变电路直流侧与交流侧的电压检测报警以及逆变电路中IGBT的工作温度检测报警，提供了安全性能，便于操作人员及时进行排障检测。4)结构简单，成本低，将谐波抑制和无功补偿两个功能组合在一起，整个系统体积大大减小，适用于低压小功率系统的要求。【附图说明】图1为本技术的拓扑结构图；图2为本技术的简化示意图；图3为本技术中电流调理电路的电路结构示意图；图4为本技术中电压调理电路的电路结构示意图；图5为本技术中电压过零捕捉电路的电路结构示意图。图中:1、直流侧电容，2、逆变电路，3、滤波电抗器，4、连接电感，5、电网，6、非线性负载，7、电流互感器，8、电压互感器，9、电流调理电路，10、电压调理电路，11、电压过零捕捉电路，12、DSP控制板，13、PffM脉冲发生器，14、电流参数比例缩小电路，15、滤波电路，16、限幅电路，17、电压采样电路，18、电压参数比例缩小电路，19、电压比较器。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，一种基于谐波抑制和无功补偿的混合控制系统分为主电路模块、检测模块和驱动模块。主电路模块包括依次连接的直流侧电容1、逆变电路2、滤波电抗器3和连接电感4，连接电感4连接电网5与非线性负载6之间输电线路。检测模块包括两个电流互感器7、电压互感器8、电流调理电路9、电压调理电路10和电压过零捕捉电路11，一个电流互感器7连接在电网5的负载侧，用于采集负载电流，另一个电流互感器7连接在逆变电路2与电网5之间，用于采集补偿电流，两个电流互感器7分别连接一电流调理电路9，电压互感器8连接在电网5上，并通过电压调理电路10连接电压过零捕捉电路11。驱动模块包括DSP控制板12和PffM脉冲发生器13，DSP控制板12分别连接两个电流调理电路9、电压过零捕捉电路11和PffM脉冲发生器13，PffM脉冲发生器13连接逆变电路2。本系统中DSP控制板12的型号选用TMS320C6000，其是TI公司推出的较为先进且功能强大的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于谐波抑制和无功补偿的混合控制系统，包括相连接的逆变电路和PWM脉冲发生器，所述逆变电路连接电网，其特征在于，还包括两个电流互感器、电压互感器、电流调理电路、电压调理电路、电压过零捕捉电路和DSP控制板，一个电流互感器连接在电网的负载侧，另一个电流互感器连接在逆变电路与电网之间，两个电流互感器分别通过一电流调理电路连接DSP控制板，所述电压互感器连接在电网上，并通过电压调理电路连接电压过零捕捉电路，所述电压过零捕捉电路连接DSP控制板，所述DSP控制板连接PWM脉冲发生器，所述DSP控制板的型号为TMS320C6000。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：康劲松，胡国强，夏伟，程飞，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：上海;31